专利名称：具有定位装置的多齿可转位刀片及具有该多齿可转位刀片的材料移除刀具的制作方法
技术领域：
本公开涉及材料移除刀具和用于该刀具的可转位刀片。具体地，本公开涉及用于铣削、车削、镗孔和钻孔操作的材料移除刀具，该材料移除刀具结合有多个可转位刀片，所述多个可转位刀片例如通过配合布置而以增加的密度被布置在刀具本体上，所述配合布置通过在协作的定位装置和接纳装置之间的特定容纳结构和/或可转位刀片之间的相互锁定关系来控制切削刀片的六轴自由度。
背景技术：
在下面对背景的论述中，参考了某些结构和/或方法。然而，以下的参考不应被解
释为承认这些结构和/或方法构成了现有技术。申请人明确保留证明这样的结构和/或方法不视作现有技术的权利。通常，金属移除速率是进给速率和切削刀具能够结合在给定直径的刀具或刀具上的其他可利用的空间内的齿的数目的函数。一般而言，刀具寿命长度是参与材料移除过程的切削刃的数目的函数。刀具上的切削刃越多，刀具寿命将成比例地延长。除增加刀具寿命和材料移除速率之外，多个切削刃有助于减小切削中断的时间。这使得切削更平稳且表面质量更好。较平稳的切削也意味着机械的磨损较少。存在实现高密度切削刃的已知方法。美国专利No. 889，829示出了利用固体研磨技术生产高密度齿的传统刀具。它是一种简单的方法。然而，刀具的再研磨是昂贵的，且结果，刀具失去其原始尺寸。而且，由于高成本，因此该方法与现代切削材料例如碳化物、陶瓷、P⑶和CBN的兼容性是非常不可能的。通过利用具有两个切削刃的可转位切削刀片，比如美国专利No. 5，209，611中公开的来解决诸如美国专利No. 888，829中的传统刀具的问题。图I示出了这种切削刀片的示例。切削刀片2具有在切削刀片2的每个转位位置处作用的两个切削刃4、6。这一设计的益处是增加与可再循环刀片结合的切削刃的数目。这允许使用具有多个刀片的一个刀具本体。切削刀片2相对于通常作为定位表面的壁8、10定位在刀具本体(未示出)中。而且，这一类型的刀具本体具有非常高的制造费用。典型地，为了将切削刃4、6两者精确地定位在同一切削直径上，用于刀具本体中的切削刀片2的凹座必须被极其精确地加工。利用小直径的整体端铣刀来进行凹座的铣削，而整体端铣刀通常由于长度和直径之间的不适宜的比率而偏斜。因而，为了增加利用图I的切削刀片2的铣刀的精度，容纳凹座是被研磨的夹具，这大大地增加本体的成本。
发明内容
所公开的可转位切削刀片和材料移除刀具的示例性实施例包含可转位切削刀片的紧密互锁。比如，切削刃相对于夹紧装置的不对称定位提供了两个相邻的可转位切削刀片之间的互锁，以允许以最小的直径定位最大数目的可转位切削刀片。因此，实现了可转位切削刀片在材料移除刀具的周边上的极其紧凑的布置。这增加材料移除刀具上作用的切削刃的数目并进一步提闻材料移除刀具的性能。所公开的可转位切削刀片和材料移除刀具的示例性实施例包含在材料移除刀具中定位可转位切削刀片以提供切削刃的径向和轴向定位的高精度以及合适的“凹角(dishangle)”的独特方法。而且，这样的特征允许切削刀片的可重复的而且精确的互换性和转位。可转位切削刀片的示例性实施例包括本体，该本体包括与下面相对的上面和将上面连接到下面的侧刃，至少两个侧刃，其各限定出刀片的可转位刃；安装孔，该安装孔从上面至下面延伸穿过本体；每个可转位刃上的至少两个切削齿；以及在上面的平面和下面的平面中的至少一个平面上的定位装置，其中所述至少两个切削齿中的每一个切削齿均包括在径向刃处与侧间隙表面相接且在面刃处与面间隙表面相接的切削平面以及连接侧间隙表面和面间隙表面的拐角表面。
材料移除刀具的示例性实施例包括刀具本体，该刀具本体沿刀具轴线具有与安装面相对的工作面，该安装面能够安装到机床的主轴，以围绕刀具轴线旋转，且工作面具有周边；多个切削刀片，所述多个切削刀片经由具有安装轴线的工作面中的安装孔被安装在工作面上，切削刀片包括各限定出刀片的可转位刃的至少两个侧刃、每个可转位刃上的至少两个切削齿以及在切削刀片的上面的平面和刀片的下面的平面中的至少一个平面上的多个定位装置；以及工作面上的多个切削位置，每个切削位置均具有围绕安装孔分布且由所述多个定位装置接合的多个接纳装置。从工件移除材料的方法的示例性实施例包括使安装到机床的主轴的材料移除刀具旋转；以及通过使安装在材料移除刀具的工作面上的多个切削刀片接触到工件来从工件移除材料，其中材料移除刀具包括刀具本体，该刀具本体具有沿刀具轴线与安装面相对的工作面，该安装面能够安装到机床的主轴，以围绕刀具轴线旋转，且工作面具有周边，其中所述多个切削刀片经由具有安装轴线的安装孔被安装在工作面上，其中切削刀片包括每个都限定出刀片的可转位刃的至少两个侧刃、每个可转位刃上的至少两个切削齿以及在切削刀片的上面的平面和刀片的下面的平面中的至少一个平面上的多个定位装置，且其中工作面上的多个切削位置各具有围绕安装孔分布并由多个定位装置接合的多个接纳装置。用于将切削刀片安装在材料移除刀具的本体上的配合系统的示例性实施例包括至少三对协作的突出部和腔，在任一对中，协作的突出部和腔中的一个位于切削刀片上，且在所述一对中，协作的突出部和腔中的另一个位于材料移除刀具的本体上，其中由两对协作的突出部和腔限制切削刀片的至少五个自由度，其中至少两个切削齿在作用的转位位置中，所述两个切削齿在切削刀片的同一侧刃上，并且其中在作用的转位位置中的所述至少两个切削齿中的每一个切削齿的径向刃均定位在以材料移除刀具的旋转轴线的中心的一圆的公共圆周上。应理解，前述一般描述和以下详细描述是示例性的和解释性的且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。
可结合附图来阅读以下详细说明，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，且在附图中图I示出了具有在每个转位位置处作用的两个切削刃的现有技术可转位切削刀片。图2示出了具有三个边和三个可转位刃并在每个可转位刃上具有两个切削齿的可转位切削刀片的示例性实施例。图3A-3C图示具有四个边和四个可转位刃的切削刀片的示例性实施例。图4A-4C图示具有四个边和两个可转位刃的切削刀片的示例性实施例。
图5A-5E图示具有三个边和三个可转位刃的切削刀片的示例性实施例。图6A-6F是切削刀片的示例性实施例的横截面视图，示出各种定位装置的横截面形状。图7A和7B图示具有作为定位装置的轨道形结构的切削刀片的示例性实施例，其中有六个轨道形结构。图8A及其在图8B中的放大视示切削刀片的切削表面的进一步的特征。图9图示在可转位侧的示例性实施例上的前齿和尾齿的径向位置的变化。图10图示前齿和尾齿相对于包括安装孔的轴向中心和定位装置的二等分线的线或平面在三边切削刀片的可转位侧上的位置，其中该定位装置远离各自的可转位侧定位。图9还图示切削刀片的不同实施例上的这一位置。图11图示具有四个可转位刃和可转位刃上的特征的径向定位的切削刀片的示例性实施例。图12示出了安装在材料移除刀具的工作面上的切削刀片的多个示例性实施例。图13是示出定位在圆的圆周上的可转位刃的前齿的径向刃的放大视图。图14示出了安装在材料移除刀具的第一示例性实施例的工作面上的切削刀片的多个示例性实施例。图15示出了切削位置的放大视图。图16图示安装连接件所定位于的切削位置。图17示出了当从工作面下方的偏移位置看时的切削位置，其中刀具本体为半透明的，以示出切削刀片和工作面之间的配合细节。图18是安装在切削位置中的切削刀片的剖视图。图19是图18中剖面的放大视图。图20是安装在切削位置中的切削刀片的第二剖视图。图21是图20中剖面的放大视图。图22示出被安装在材料移除刀具的第二示例性实施例的工作面上的切削刀片的多个示例性实施例。图23示出了当从工作面下方的偏移位置看时的切削位置，其中刀具本体为半透明的，以示出切削刀片和工作面之间的配合细节。图24是示出配合系统的示例性实施例的切削刀片的理想化视图。图25是图示定位在材料移除刀具的切削位置中的切削刀片的示例性实施例的放大视图。图26是沿周向相邻的切削刀片之间的一个重叠区域的进一步放大视图。
图27是示出配合系统的示例性实施例的切削刀片的理想化视图，其中该切削刀片具有四个可转位侧。图28示出采用呈轨道形结构形式的定位装置的切削刀片用配合系统的示例性实施例的一些特征。图29是图28的切削位置的放大视图，其中显示出相邻的切削位置的局部视图。图30-32示出接纳装置中的退刀槽的示例性实施例。图30示出多个切削位置和接纳装置的横截面的位置。图31示出沿图30中的线F-F看到的接纳装置的横截面的放大 视图。图32是图31中所示的接纳装置的横截面的细节的放大视图。图33示出切削刀片的示例性实施例的侧视图。图34示出刀具本体的工作面的透视图，在该刀具本体上，在每个切削位置中均布置了切削刀片的示例性实施例。图35示出另一刀具本体的工作面的透视图，在该刀具本体上，在每个切削位置中均布置了切削刀片的示例性实施例。图36示出材料移除刀具，尤其是具有内冷却剂供应功能的镗孔杆的示例性实施例的透视图。图37是图36的材料移除刀具区域的放大视图。图38示出另一刀具本体的工作面的透视图，在该刀具本体上，在多个切削位置中布置了切削刀片的示例性实施例。图39是图38中的刀具本体的侧视图。图40示出在示例性方法中操作材料移除刀具来从工件移除材料的示例。图41A-41B以从上面看的平面视图形式示出了设计用于逆时针旋转的材料移除刀具上的切削位置的切削刀片的示例性实施例(图41A)和设计用于顺时针旋转的材料移除刀具上的切削位置的切削刀片的示例性实施例(图41B)。
具体实施例方式可转位切削刀片的示例性实施例通常包括具有穿过其的安装孔的本体、刀片的每个可转位刃上的至少两个切削齿以及从本体的上面的平面和本体的下面的平面中的至少一个平面突出的定位装置。图2示出可转位切削刀片20的示例性实施例。切削刀片20的本体22包括与下面26相对的上面24。侧刃28将上面24连接到下面26。至少两个侧刃28中的每一个侧刃均限定出刀片20的可转位刃30。在图2所示的示例性实施例中，有三个可转位刃30、30’、30"。可转位切削刀片20包括沿轴线34从上面24到下面26延伸穿过本体22的安装孔32。安装孔32可具有位于其开口处的锥形表面36或其他定向的表面，以容纳安装装置(未示出)，比如紧固件的相关地成形的表面。在每个可转位刃上定位了至少两个切削齿40、42。参考在当安装在机床上时操作期间的切削刀片20的运动方向M，这两个切削齿40、42包括前齿40和尾齿42。每个切削齿包括在径向刃48处与侧间隙表面46相接并在面刃52处与面间隙表面50相接的切削平面44。在一些示例性实施例中，面刃52以非零凹角定向，且每个径向刃48以小于90度的主偏角(leading angle)定向。拐角表面54连接侧间隙表面46和面间隙表面50。切削齿40、42在上面24的平面之上隆起。每个切削齿40、42的面间隙表面50突出于上面24的平面之上。在面间隙表面50后方(相对于当安装在机床上时切削刀片的运动方向M)，第一锥形表面56高度减小，以将切削齿的隆起部分连接到上面24。类似地，至少对于前齿42来说，在侧间隙表面46后方(相对于运动方向M)，第二锥形表面58径向向内成锥形(相对于安装孔32的轴线34)，以提供用于尾齿42的排屑通道60。通常，第三锥形表面62径向向内成锥形(相对于安装孔32的轴线34)，以提供用于前齿40的排屑通道64。尽管在图2中作为具有三个可转位刃的三边切削刀片图示，但是具有多边，比如四边、五边、六边、八边以及具有或更多或更少的可转位刃，比如两个可转位刃、四个可转位刃、五个可转位刃、六个可转位刃、八个可转位刃的切削刀片可并入本文公开的特征。图3A-3C、4A-4C和5A-5E图示具有不同数目的边和不同数目的可转位刃的切削刀片的示例性实施例。 图3A-3C图示具有四边和四个可转位刃的切削刀片100的示例性实施例。图3A是上面102的平面图。每个可转位104包括两个切削齿106、108，这两个切削齿106、108与结合图2的可转位切削刀片20公开的切削齿大体类似。图3B是上面102的透视图。图3C是下面110的透视图，下面110包括定位装置112。在该示例性实施例中，定位装置112大体上呈轨道形结构的形式。下面进一步描述该轨道形结构。在图3C中，定位装置112横跨安装孔114的开口突出并以与下面110的周边刃116偏移的关系终止。图4A-4C图示具有四边和两个可转位刃的切削刀片120的示例性实施例。图4A是上面122的平面图。每个可转位刃124包括两个切削齿126、128，这两个切削齿126、128与结合图2的可转位切削刀片20公开的切削齿大体类似。图4B是上面122的透视图。图4C是下面130的透视图，下面130包括定位装置132。在该示例性实施例中，定位装置132大体上呈轨道形结构的形式。下面进一步描述该轨道形结构。在图4C中，定位装置132横跨安装孔134的开口突出。在一个方位上，定位装置132以与下面130的周边136偏移的关系终止，而在第二方位上，定位装置132在周边136处终止。图5A-5E图示具有三边和三个可转位刃的切削刀片140的示例性实施例。图5A是上面142的平面图。每个可转位刃144包括两个切削齿146、148，这两个切削齿146、148与结合图2的可转位切削刀片20公开的切削齿大体类似。图5B是上面142的透视图。图5C、5D、5E均为下面150的透视图，下面150包括定位装置152。在图5C图示的该示例性实施例中，定位装置152大体上呈半球形结构的形式。下面进一步描述该半球形结构。在图
和5E图示的示例性实施例中，定位装置152大体上呈轨道形结构的形式。下面进一步描述轨道形结构，但是图中的轨道形结构通常具有带有宽截头顶部156的凸形侧面154，而图5E中的轨道形结构通常具有带有窄截头顶部160的凸形侧面158 (虽然与图中的相比具有不同的凸度)或具有带有与凸形侧面158的相交处成圆角或不成圆角的顶部的凸形侧面158。如图3C、4C和5C-5D中的示例性实施例所看到的，定位装置从切削刀片的下面的平面突出。在另一示例性实施例中，切削刀片可被翻过来，比如“翻转”，在该情形中，此处针对下面公开的定位装置也可被包括在上面的平面中。图6A-6F是切削刀片的示例性实施例的横截面视图，示出各种定位装置的横截面形状。图6A是沿线A-A看到的图3C中示例性实施例的横截面视图。在该示例性实施例中，定位装置112大体上呈轨道形结构的形式，该轨道形结构为半圆形。可替代地，轨道形结构可为半球形的。在进一步可替代的形式中且如图6E所示，轨道形结构可为两个或更多个，可替代地是一系列相交的平面表面118。轨道形结构可在横截面上是连续凸形的或者可以是截头形的，尤其是在从切削刀片的所述面(即上面或下面)的平面突出最多的那一部分处。图6C是沿线C-C看到的图中示例性实施例的横截面图。在该示例性实施例中，定位装置大体呈轨道形结构的形式，具有带有宽截头顶部156的凸形侧面154。可替代地且如图6D所示，图6D是沿线D-D看到的图5E中示例性实施例的横截面图，定位装置大体呈轨道形结构的形式，具有带有窄截头顶部160的凸形侧面158 (虽然具有与图6C中的不同的凸度)。同样，在进一步可替代的形式中且如图6F所示，轨道形结构可为带有半多面体表面的半多面体形，这取决于各个侧面n的数目，并且接近半圆形或其他凸形结构的形式。对 于半多面体形的情形，轨道形结构的横截面可具有以N边形的形式布置的n个侧面162，其中N是多面体的侧面的数目且其中2 ( n〈N。在上述情况下，前缀“半”意味着上述形状和布置描述了定位装置的周向表面的某个部分。在轨道形结构中，可相对于结构的中心轴线限定出主径向轴线和次径向轴线。这样，图6A和6C至6F中的横截面视图示出了在平面视图中的次径向轴线且主径向轴线将垂直于该平面视图，比如进入和离开纸面。图6B是沿线B-B看到的图5C中示例性实施例的横截面视图。在该示例性实施例中，定位装置152大体上呈半球形结构的形式。与轨道形结构的不同之处在于，距离半球形结构的中心轴线的所有径向距离基本上是相同的(与具有主径向轴线和次径向轴线的轨道形结构不同)。在可替代的实施例中，半球形结构可为多面体形结构，类似于网格球顶(geodesic dome)或截头多面体形结构。此处公开的定位装置在任一种刀片上可在数目上变化，只要定位装置足以控制当被安装在机床上时的切削刀片的位置和运动即可，如进一步公开的。因而，例如，一些刀片具有三个定位装置，而其他刀片具有四个定位装置，而还有其他的刀片具有多于三个定位装置。图7A和7B图示带有以轨道形结构作为定位装置的切削刀片的示例性实施例，其中存在六个轨道形结构。在所示的示例性实施例中，轨道形结构170横跨安装孔172的开口突出。而且，图7A图示延伸到面的周边刃174的轨道形结构，而图7B图示以与面的周边刃174偏移的关系终止的轨道形结构。图8A及其在图8B中放大视示切削刀片200的示例性实施例的切削表面的另外特征。例如，切削刀片200在每个可转位刃上具有多个切削齿。在204处且在图8B中的放大视图中图示一个示例性的切削齿202。类似于图2中切削刀片的描述，该示例性切削齿202包括在径向刃处与侧间隙表面相接的切削平面210。在放大视图中，图示了侧间隙表面的示例性细节，包括主棱面212和次棱面214。拐角表面216连接侧间隙表面的主棱面212和次棱面214以及面间隙表面218。第一锥形表面220位于面间隙表面218后方(相对于当被安装在机床上时的切削刀片的运动方向M)，该第一锥形表面220高度上减小，以将切削齿的隆起部分连接到刀片的上面。示例性的切削齿202为刀片200的各个可转位刃上的前齿，且第二锥形表面222位于侧间隙表面后方(相对于刀片200的运动方向M)，该第二锥形表面222径向向内成锥形(相对于刀片200的安装孔232的轴线230)，以为尾齿提供排屑通道。通常，第三锥形表面224径向向内成锥形(相对于安装孔232的轴线230)，以为前齿即为切削齿202提供排屑通道226。可引入基准标记，诸如图8A中的切削刀片的上面上的凹陷234，以允许使用者监测切削刀片的转位。可使用除凹陷之外的其他合适基准标记，包括，例如，线、脊和凸出部中的一个或多个或其组合。图9-12图示切削刀片的可转位侧面上的两个切削齿的空间关系的各种特征。图9图示在可转位侧面上的前齿和尾齿的径向位置上的变化。例如，图9是从底侧面看到的切削刀片300的视图。切削刀片300具有三个可转位刃，每个可转位刃均具有(相对于刀片300的运动方向M的)前齿302和尾齿304。在可转位刃上，例如可转位刃306，前齿302的径向刃308和尾齿304的径向刃310相对于切削刀片300的轴线312定位于不
同的径向距离处(分别为rl和r2)，而轴线312位于安装孔314的中心处。图9和10也图示前齿和尾齿相对于包括安装孔的轴向中心和定位装置的二等分线的线(或包含该线的平面，即进入和离开图面的平面)在三边切削刀片的可转位侧面上的位置，其中该定位装置远离各自的可转位侧面定位。例如，当如图9和10所示观察切削刀片300的底侧面时,一个定位装置320’远离可转位刃306’且通过安装孔314与可转位刃306’分开。在图9和10中，线330 二等分这一远离的定位装置320’和切削刀片300的轴线312。该条线330还突出穿过相应的可转位刃306’且这样将(相对于刀片300的运动方向M的)前齿302’与尾齿304’分开。前齿302’的径向刃308’和尾齿304’的径向刃310’定位于距离线330不同的距离处。垂直于线330测量这些距离。距离前齿302’的距离为从线330到与二等分线330平行并与前齿302’的径向刃308’相交的线332的距离(垂直于线330测量)。距离尾齿304’的距离Dt为从线330到与二等分线330平行并与尾齿304’的径向刃310’相交的线334的距离(垂直于线330测量)。在示例性实施例中，距离小于距离Dt。在可替代的实施例中，前齿302’和尾齿304’相对于线330 (或包含该线的平面，即进入和离开图面的平面)定位于不同的距离队為处，且(除远离的定位装置320’之外的)定位装置320、320〃也不对称地定位在任一侧上或/和相对于线330 (或平面)不对称地定位。尺寸队和Dt可改变且可以相互不同，以最优化刀片的互锁和径向重叠，如本文结合例如图25-27和34-35在下面进一步论述的。上面描述的关系适用于所有奇数边的切削刀片。对于偶数边的切削刀片来说，上述平面既包括安装孔的轴向中心又二等分远离在其上定位有所关注的前齿和尾齿的可转位刃的两个定位装置之间的角度。图11图示具有四个可转位刃340、350、360、370和可转位刃上的特征的径向定位的切削刀片的示例性实施例。例如结合上面图3A在前面已经示出和描述了这些可转位刃的示例。每个可转位刃具有前齿和尾齿。前齿和尾齿中的每一个都具有如上面结合图2示出和描述的径向刃。图11图示任一可转位刃上的前齿和尾齿的径向刃的径向定位。例如，第一可转位刃340的前齿和尾齿的径向刃都位于具有第一轴线344的第一圆342的圆周上。同样，第二可转位刃350的前齿和尾齿的径向刃都位于具有第二轴线354的第二圆352的圆周上；第三可转位刃360的前齿和尾齿的径向刃都位于具有第三轴线364的第三圆362的圆周上；且第四可转位刃370的前齿和尾齿的径向刃都位于具有第四轴线374的第四圆372的圆周上。图11还图示在不同的可转位刃上的前齿和尾齿的径向刃的径向定位之间的关系。例如，与不同的可转位刃340、350、360、370上的切削齿的径向刃相关联的圆342、352、362,372具有相同的直径且定位于不同的中心点处，即轴线344、354、364、374。四个轴线344、354、364、374定位于彼此不同的位置处且也与切削刀片382的轴线380径向地偏离，其中轴线380位于安装孔384的中心处。图12图示圆的公共圆周，当被安装在材料移除刀具的工作面上时的切削刀片的示例性实施例的被转位的可转位刃的前齿和尾齿两者均位于该公共圆周上。上述圆以材料 移除刀具的旋转轴线为中心。例如，当安装时，位于转位位置中的一个可转位刃410上的前齿404的径向刃402和尾齿408的径向刃406两者均位于圆412的圆周上。而且，位于转位位置中的相邻的一个可转位刃410’上的前齿404’的径向刃402’和尾齿408’的径向刃406’两者均位于同一圆412的圆周上。在可替代的实施例中，对于所有安装的切削刀片来说，位于处于转位位置中的每个可转位刃上的前齿的径向刃和尾齿的径向刃两者都位于同一圆的圆周上。应注意，两个切削齿上的径向刃可位于具有任何直径的圆的公共圆周上。然而，一旦要求切削刀片的第三点也位于这个同一公共圆周上，那么就有效地限定出唯一圆的直径。因此，通过仅限制两个位置，比如两个切削齿的径向刃，本公开内容普遍地适用于任何数目的圆，而且通过扩展，适用于具有不同直径尺寸的任何数目的材料移除刀具。图13是示出了定位在圆412的圆周上的可转位刃的前齿的径向刃402的放大视图。可对尾齿的径向刃做出类似的图。图13还示出了主棱面414和次棱面416，主棱面414和次棱面416中的每个都具有相关的角度。例如，在包含主棱面414的平面420和与圆412相切并包含径向刃402的平面422之间存在主角度418。主角度418的值的示例约为2°。同样，例如，包含次棱面416的平面426和与圆412相切并包含径向刃402的平面422之间存在次角度424。次角度424的值的示例约为10°。应注意，包含次角度更适合于镗孔刀具实施例，而对于铣削刀具实施例可省略次角度。切削刀片的示例性实施例，比如，例如，铣削刀片、镗孔刀片、钻孔刀片或车削刀片，可安装在材料移除刀具的工作面上。图14示出了被安装在材料移除刀具506的第一示例性实施例的刀具本体504的工作面502上的切削刀片500的多个示例性实施例。工作面502具有周边508，且安装面512沿刀具轴线510向外地相对工作面，安装面512经由连接件514可安装到机床(未示出)的主轴，用于围绕刀具轴线510旋转。连接件514可采取允许附接到期望的机床，比如附接到机床的主轴的任何合适的形式。切削刀片500可以是如本文描述和公开的任何示例性实施例，且切削刀片500可包括每个都限定出刀片的可转位刃的至少两个侧刃、每个可转位刃上的至少两个切削齿以及多个定位装置，定位装置从切削刀片的上面的平面和刀片的下面的平面中的至少一个平面突出。经由穿过切削刀片500的安装孔或与切削刀片500的安装孔螺纹连接且与工作面502中的安装孔518接合的安装连接件516来安装切削刀片500。切削刀片500中的安装孔(安装孔的示例在图2-5E中连同相关的安装轴线，比如图2中的轴线34—同图示)适合于接纳安装连接件516。例如，切削刀片中的安装孔可以带螺纹以接纳带螺纹连接件；可以被凹进或倾斜以与连接件上的头部或肩部几何尺寸相互关联；可以与夹持连接件夹持；或可以具有这些特征中的两个或更多个的组合。在图14的示例性实施例中，安装连接件516为带有螺纹本体和倾斜头部的帽螺钉，其中倾斜头部凹进切削刀片500内。类似地，工作面502中的安装孔518具有安装轴线520且安装孔518适合于接纳安装连接件516。例如，工作面中的安装孔可以带螺纹以接纳带螺纹连接件；可以被凹进或倾斜以与连接件上的头部或肩部几何尺寸相互关联；可以与夹持连接件夹持；或可以具有这些特征中的两个或更多个的组合。工作面502包括多个切削位置522。每个切削位置522包括多个接纳装置524，所述多个接纳装置524围绕工作面502中的安装孔518分布。图15示出了切削位置522的放大视图。接纳装置524的形状和形式通常与从刀片500的平面突出的定位装置的形状和形 式相互关联。图16图示定位了安装连接件516的切削位置522。图16中的切削位置522上叠加了一组正交轴线供参照。图17示出了当从工作面502下方的偏移位置看时的切削位置522，其中刀具本体504为半透明的，以示出切削刀片500和工作面502之间的配合细节。在该示例性实施例中，从刀片500的下面的平面突出的多个定位装置530各自分别定位在多个接纳装置524中的一个接纳装置中，所述接纳装置524围绕工作面502中的安装孔518分布。在该示例性实施例中，定位装置530呈半球形结构的形式。在图17中还看到安装连接件516，该安装连接件516定位穿过切削刀片500中的安装孔并定位到工作面502中的安装孔518内。图18是安装在切削位置的切削刀片的剖视图。该剖视图沿刀具本体的包括了定位在其各自的接纳装置524中的两个定位装置530的圆弧。图19是图18中剖面的放大视图。如图19所示，定位装置530和接纳装置524的协作表面可导致在刀片500的底表面和工作面502之间的空间532。该空间532防止刀片500的底表面接触工作面502。该空间的合适的尺寸，比如刀片500的底表面和工作面205之间的分离距离约为0. 5至3mm。图20是安装在切削位置中的切削刀片的第二剖视图。该剖视图沿包括了定位在其各自的接纳装置524中的一个定位装置530和安装连接件516的刀具本体504的半径。图21是图20中剖面的放大视图。总的来说，图18-21示出了定位在切削位置的定位装置的各自的接纳装置中的切削刀片的定位装置之间的配合的示例，而且还示出了安装连接件的示例。图22示出被安装在材料移除刀具606的第二示例性实施例的刀具本体604的工作面602上的切削刀片600的多个示例性实施例。工作面602具有周边608，且安装面612沿刀具轴线610向外地相对工作面，安装面612经由连接件614可安装到机床(未示出)的主轴，用于围绕刀具轴线610旋转。连接件614可采取允许附接到期望的机床，比如附接到机床的主轴的任何合适的形式。切削刀片600可以是如本文描述和公开的任何示例性实施例，且切削刀片600可包括每个都限定出刀片的可转位刃的至少两个侧刃、每个可转位刃上的至少两个切削齿以及多个定位装置，所述定位装置从切削刀片的上面的平面和刀片的下面的平面中的至少一个平面突出。经由穿过切削刀片600的安装孔或与切削刀片600的安装孔螺纹连接且与工作面602中的安装孔618接合的安装连接件616来安装切削刀片600。切削刀片600中的安装孔(安装孔的示例在图2-5E中连同相关的安装轴线，比如图2中的轴线34—同图示)适合于接纳安装连接件616。例如，切削刀片中的安装孔可以带螺纹以接纳带螺纹连接件；可以被凹进或倾斜以与连接件上的头部或肩部几何尺寸相互关联；可以与夹持连接件夹持；或可以具有这些特征中的两个或更多个的组合。在图22的示例性实施例中，安装连接件616为带有螺纹本体和倾斜头部的帽螺钉，其中倾斜头部凹进切削刀片600内。类似地，工作面602中的安装孔618具有安装轴线620且安装孔618适合于接纳安装连接件616。例如，工作面中的安装孔可以带螺纹以接纳带螺纹连接件；可以被凹进或倾斜以与连接件上的头部或肩部几何尺寸相互关联；可以与夹持连接件夹持；或可以具有这些特征中的两个或更多个的组合。工作面602包括多个切削位置622。每个切削位置622包括多个接纳装置624，所述多个接纳装置624围绕工作面602中的安装孔618分布。接纳装置624的形状和形式通常与从刀片600的平面突出的定位装置的平面和形式相互关联。 图23示出了当从工作面602下方的偏移位置看时的切削位置622，其中刀具本体604为半透明的，以示出切削刀片600和工作面602之间的配合细节。在该示例性实施例中，从刀片600的下面的平面突出的多个定位装置630各自分别定位在所述多个接纳装置624中的一个接纳装置中，其中接纳装置624围绕工作面602中的安装孔618分布。在该示例性实施例中，定位装置630呈轨道形结构的形式。在图23中还看到安装连接件616，该安装连接件616定位穿过切削刀片600中的安装孔并定位到工作面602中的安装孔618中。从运动学理论已知，每个实心物体均具有六个自由度，即具有在X方向、Y方向和Z方向上的三个线性运动，以及围绕X轴线、Y轴线和Z轴线的三个旋转运动。为了更准确地限定实心本体的位置，所有六个自由度必须受到控制。本文公开的切削刀片和材料移除刀具包含控制所有六个自由度的特征和配合系统。使用下面的描述和参考附图来描述所公开的定位装置如何与接纳装置相互关联以控制切削刀片的可利用的自由度。图24是示出配合系统的切削刀片的理想化视图。在图24中，切削刀片700位于刀具本体702上的切削位置。切削刀片700为半透明的，以允许观察在该示例性实施例中从刀片700的下面的平面突出的定位装置704和围绕工作面708中的安装孔分布的多个接纳装置706。在图24中，安装连接件710的头部在安装孔中是可见的。为了论述的目的，三个所示定位装置704被称为且标示为704a、704b和704c ;同样，三个所示接纳装置706(在图24中用虚线绘出)被称为并标示为706a、706b和706c。与接纳装置706协作和配合的定位装置704具有相同的字母后缀。当然，切削刀片是可转位的，因此在转位时，定位装置704中任一个的字母后缀表示将以对应于转位的方式改变。同样，为了论述目的，示出了一组正交轴线(其中Z轴线突出离开纸平面)。如下面提到的，这组正交轴线以工作面中的用于安装连接件710的安装孔的安装轴线为中心。如图24所看到的,三个定位装置704 —致地成形(在该示例性实施例中呈半球形结构的形式)且三个接纳装置706不一致地成形。相互关联的定位装置704和接纳装置706之间的形状和尺寸关系固定了各种自由度。例如，第一接纳装置706a为腔，在示例性实施例中，该腔为大体圆形的且在第一定位装置704a穿入第一接纳装置706a的期望深度处具有基本上与第一定位装置704a的半球形结构的直径相同的直径，即由半球形结构与第一接纳装置的腔的周边相接触而表示的圆的直径。当第一定位装置704a定位在第一接纳装置706a中时，多个自由度因而被固定。刀片700在X轴线和Y轴线上的线性平移都被防止。而且，防止了刀片700在Z轴线(平面X-Y的法向)上的线性平移(将刀片从切削位置向外移走)。同样，例如，第二接纳装置706b为在示例性实施例中具有大体平行的侧面和半圆形连接端部的腔。在该示例性实施例中，在第二定位装置704b穿入第二接纳装置706b的期望深度处平行的侧面之间的分离距离和半圆形端部的直径尺寸基本上与第二定位装置704b的半球形结构的直径相同。而且，第二接纳装置706b的腔可看做是具有半圆形横截面的伸长形狭槽。第二接纳装置706b的形状和定向允许第二定位装置704b的自定位并且适应第二定位装置704b在刀片700上的位置的制造公差。当第二定位装置704b定位在第二接纳装置706b中时(且鉴于上述的第一定位装置704a的定位)，两个另外的自由度因而被固定，即刀片700围绕Y轴线和Z轴线的旋转被防止。在另外的示例中，第三接纳装置706c为腔，在示例性实施例中，该腔为大体圆形的(或略微椭圆形的)，且在第三定位装置704c穿入第三接纳装置706c的期望深度处具有比第三定位装置704c的半球形结构的直径大的直径(或者长轴和短轴两者的长度)。想到的是，第三定位装置704c可能与第三接纳装置706c的周边或口部不具有任何接触，而是第三定位装置704c突出到第三接纳装置706c内，直到第三定位装置704c接触第三接纳装置706c的底部的一部分为止。当第三定位装置704c定位在第三接纳装置706c中时(且鉴于上述的第一定位装置704a和第二定位装置704b的定位)，另外的自由度因而被固定，即 防止了刀片700围绕X轴线的旋转。基于在刀片700的定位上的不同地成形的接纳装置扮演的角色(与定位装置协作)，接纳装置还可被称为(i)定位接纳装置(706a)，(ii)对准接纳装置(706b)，以及(iii)支撑接纳装置(706c)。图25是图示定位在材料移除刀具的切削位置中的切削刀片的示例性实施例的放大视图。这些切削刀片是如关于图24中的切削刀片700所示和描述的。图25中进一步图示切削刀片800与相邻的切削刀片，即(相对于当被安装在机床上时的切削刀片的运动方向M的)前切削刀片800’或尾切削刀片800〃的空间关系。也就是说，第一切削刀片800与工作面804的周边802上的第二切削刀片800’或800〃沿周向相邻，或者与两个切削刀片800’和800〃沿周向相邻。在这些位置中，存在这样的切削刀片800的部分，S卩这些部分在径向方向上重叠前切削刀片800’的一部分和尾切削刀片800〃的一部分。在示例性实施例中，重叠部分为切削刀片的不在转位位置或作用位置的那些部分，即为非作用部分。例如且如图25所示，重叠发生在区域810中。在区域810中，第一切削刀片800的一个切削齿814的至少一部分812相对于刀具轴线(未示出)径向地重叠第二切削刀片800’或800〃的一个切削齿818的至少一部分816。然而且如图25所示，重叠的切削齿814、818中没有一个位于切削刀片800的朝工作面804的周边802定向的可转位刃820上，例如，没有一个位于作用的转位位置。重叠部分可为切削刀片的任何合适的非作用部分。在示例性实施例中，第一切削刀片的所述至少一个切削齿为尾齿且第二切削刀片的所述至少一个切削齿为前齿。因而参考图25，可以观察到，第一切削刀片800的一个切削齿814为非作用的可转位刃的尾齿，且第二切削刀片800’或800"的一个切削齿818为非作用的可转位刃的前齿。在示例性实施例中，径向重叠的部分包括切削平面。
图25中可观察到的切削刀片800的另一空间关系为转位的可转位刃820上的切削齿的每个径向刃距离切削刀片800的安装轴线830的距离。在图25中，看到前切削齿834的径向刃832在&的径向距离处，而尾切削齿838的径向刃836在Rt的径向距离处。径向距离&不等于径向距离Rt。图26是沿周向相邻的切削刀片800、800’之间的一个重叠区域的进一步放大视图。这里，示出了可替代的示例性实施例，其中基本上第一切削刀片800的整个一个切削齿814相对于刀具轴线(未示出)径向地重叠前切削齿800’的基本上整个一个切削齿818，这里实际的重叠至少包括各个切削齿的切削平面。对于切削刀片800和尾切削刀片800〃之间的重叠，可以进行相同的描述。图27是示出配合系统的切削刀片的理想化视图，其中切削刀片具有四个可转位侧面。在图26中，切削刀片850位于刀具本体852上的切削位置。切削刀片850为半透明的，以允许观察在该示例性实施例中从切削刀片850的下面的平面突出的定位装置854和围绕工作面858中的安装孔分布的多个接纳装置856。图27中的示例性实施例具有四组协作的定位装置854和接纳装置856。在图26中，安装连接件860的头部在安装孔中是可见的。为了论述的目的，四个所示定位装置854被称为且标示为854a、854b、854c和854d;同样，三个所示接收装置856 (在图27中用虚线绘出)被称为并标示为856a、856b、856c和856d。与接纳装置854协作和配合的定位装置856具有相同的字母后缀。当然，切削刀片850是可转位的，因此在转位时，定位装置854中任一个的字母后缀标示将以对应于转位的方式而改变。同样，为了论述目的，示出了一组正交轴线(其中Z轴线突出离开纸平面)。如下面提到的，这组正交轴线以工作面858中的用于安装连接件860的安装孔的安装轴线为中心。如图27所看到的，定位装置854 —致地成形(在该示例性实施例中呈半球形结构的形式)且接纳装置856不一致地成形。相互关联的定位装置854和接纳装置856之间的形状和尺寸关系固定了各种自由度。例如，第一接纳装置856a为腔，在示例性实施例中，该腔为大体圆形的且在第一定位装置854a穿入第一接纳装置856a的期望深度处具有基本上与第一定位装置854a的半球形结构的直径相同的直径，即由半球形结构与第一接纳装置的腔的外周相接触而表示的圆的直径。当第一定位装置854a定位在第一接纳装置856a中时，多个自由度因而被固定。刀片850在X轴线和Y轴线上的线性平移被防止。而且，防止了刀片850在Z轴线(平面X-Y的法向)上的线性平移(将刀片从切削位置向外移走)。同样，例如，第二接纳装置856b为在示例性实施例中具有大体平行的侧面和半圆形连接端部的腔。在该示例性实施例中，在第二定位装置854b穿入第二接纳装置856b的期望深度处平行的侧面之间的分离距离和半圆形端部的直径尺寸基本上与第二定位装置854b的半球形结构的直径相同。而且，第二接纳装置856b的腔可看做是具有半圆形横截面的伸长形狭槽。第二接纳装置856b的形状和定向允许第二定位装置854b的自定位并适应第二定位装置854b在刀片850上的位置的制造公差。当第二定位装置854b定位在第二接纳装置856b中时(且鉴于上述的第一定位装置854a的定位)，两个另外的自由度因而被固定，即刀片850围绕Y轴线和Z轴线的旋转被防止。在另外的示例中，第三接纳装置856c为腔，在示例性实施例中，该腔为大体圆形的(或略微椭圆形的)且在第三定位装置854c穿入第三接纳装置856c的期望深度处具有比第三定位装置854c的半球形结构的直径大的直径(或者长轴和短轴两者的长度)。想到的是，第三定位装置854c可能与第三接纳装置856c的周边或口部不具有任何接触，而是第三定位装置854c突出到第三接纳装置856c内，直到第三定向装置856c接触第三接纳装置856c的底部的一部分为止。当第三定位装置854c定位在第三接纳装置856c中时(且鉴于上述的第一定位装置854a和第二定位装置854b的定位)，另外的自由度因而被固定，即防止了刀片850围绕X轴线的旋转。在另外的示例中，第四接纳装置856d为腔，在示例性实施例中，该腔为大体圆形的(或略微椭圆形的)且在第四定位装置854d穿入第四接纳装置856d的期望深度处具有 比第四定位装置854d的半球形结构的直径大的直径(或者长轴和短轴两者的长度)。想到的是，第四定位装置854d可能与第四接纳装置856d的周边或口部不具有任何接触，而是第四定位装置854d突出到第四接纳装置856d内，直到第四定位装置854d接触第四接纳装置856d的底部的一部分为止。第四接纳装置856d对于固定任何自由度来说是多余的，但是它被设置用以允许刀片850的转位。基于在刀片850的定位上不同地成形的接纳装置扮演的角色(与定位装置协作)，接纳装置还可被称为⑴定位接纳装置(856a)，(ii)对准接纳装置(856b)以及(iii)支撑接纳装置(856c)。而且，各个定位装置854的轴线，比如在图27中的Z方向上的轴线，可以在X-Y平面中结合，描绘出多边形。该多边形为具有与刀片850自身的边数相同的边数的正多边形，
如，在图27中的示例性实施例中，两者都具有四个边。该多边形在X-Y平面中围绕上述正交轴线组(其中Z轴线突出离开纸面)略微旋转，所述正交轴线以工作面858中的用于安装连接件860的安装孔的安装轴线为中心。图27进一步图示切削刀片850与相邻的切削刀片，即(相对于被安装在机床上时的切削刀片的运动方向M的)前切削刀片850’或尾切削刀片850〃的空间关系。也就是说，第一切削刀片850与工作面858的周边862上的第二切削刀片850’或850〃沿周向相邻，或者与两个切削刀片850’和850〃沿周向相邻。在这些位置中，存在这样的切削刀片850的部分，即这些部分在径向方向上重叠前切削刀片850’的一部分和尾切削刀片850〃的一部分。在示例性实施例中，重叠部分为切削刀片的不在转位位置或作用位置的那些部分，即为非作用部分。例如且如图27所示，重叠发生在区域870中。在区域870中，第一切削刀片850的一个切削齿872的至少一部分相对于刀具轴线(未示出)径向地重叠第二切削刀片850’或850〃的一个切削齿874的至少一部分。然而且如图27所示，重叠的切削齿872、874中没有一个位于切削刀片850的朝工作面858的周边862定向的可转位刃880上，例如，没有一个位于作用的转位位置。重叠部分可为切削刀片的任何合适的非作用部分。在示例性实施例中，第一切削刀片的所述至少一个切削齿为尾齿且第二切削刀片的所述至少一个切削齿为前齿。因而参考图25，可以观察到，第一切削刀片800的一个切削齿814为非作用的可转位刃的尾齿且第二切削刀片800’或800"的一个切削齿818为非作用的可转位刃的前齿。在示例性实施例中，径向重叠的部分包括切削平面。图27中可观察到的切削刀片850的另一空间关系为作用的可转位刃880上的切削齿的每个径向刃距离切削刀片850的安装轴线882的距离。在图27中，看到了前切削齿886的径向刃884在&的径向距离处，而尾切削齿890的径向刃888在Rt的径向距离处。这里，径向距离&近似等于径向距离Rt。参考图28来描述采用呈轨道形结构形式的定位装置的切削刀片用的配合系统。在图28中，切削刀片900位于刀具本体904上的切削位置902中。在该示例性实施例中，切削刀片900具有大体上呈轨道形结构的形式的定位装置，如图10在示出和描述的，但是可使用本文公开的任何轨道形结构，只要工作面上的接纳装置具有合适的互补的形状、数目和位置即可。在该示例性实施例中，定位装置从刀片900的下面的平面突出。在该示例 性实施例中，每个切削位置902均包括围绕工作面910中的安装孔908分布的多个接纳装置906。在图28中，安装连接件912的示例在安装孔908中是可见的。安装孔908具有安装轴线914。为了论述的目的，切削刀片900上的三个定位装置被称为第一定位装置、第二定位装置和第三定位装置。而且，为了论述的目的，三个接纳装置被描述为第一接纳装置906a、第二接纳装置906b和第三接纳装置906c。与接纳装置906协作和配合的定位装置具有相同的数字标示，即第一、第二或第三。当然，切削刀片900是可转位的，因此在转位时，定位装置的数字标示将以对应于转位的方式而改变。切削刀片上的这些定位装置的实际标示不是重要的，因为在切削刀片900的转位期间，这些定位装置中的每一个定位装置都在一个时间或另一时间随着切削刀片900的各个可转位刃循环通过转位位置而与三个所示接纳装置906a、906b或906c中的一个接纳装置配合。而且，为了论述的目的，示出一组正交轴线，即X轴线、Y轴线和Z轴线。该组正交轴线以工作面910中的安装孔908的安装轴线914为中心。图29是图28的切削位置的放大视图，并且示出相邻的切削位置的局部视图。图29是X-Y平面中的平面图，如通过上述正交轴线组示出的(其中Z轴线突出离开纸面)。在图29中，三个定位装置一致地成形(在该示例性实施例中呈轨道形结构的形式)且三个接纳装置906也一致地成形。相互关联的定位装置和接纳装置906之间的形状和尺寸关系固定了各种自由度。例如，第一接纳装置906a为腔，在示例性实施例中，该腔在横截面上(即，在Y平面中)为大体半圆形的且在纵向方向(即，在X平面中)为大体半圆柱形的。在第一定位装置穿入第一接纳装置906a的期望深度处，半圆形横截面的直径与第一定位装置的轨道形结构的宽度(即轨道形结构的相对侧面之间的分离距离)大体相同，其中定位装置的轨道形结构接触第一接纳装置的腔的周边。当第一定位装置定位在第一接纳装置906a中时，多个自由度因而被固定。刀片900在Z轴线上(将刀片从切削位置向外移走)的线性平移和在Y轴线上的线性平移被防止。而且，刀片900围绕Z轴线和Y轴线的旋转被防止。同样，例如，第二接纳装置906b为腔，在示例性实施例中，该腔在截面上为大体半圆形的且在纵向方向上为大体半圆柱形的，与第一接纳装置906a —样(尽管在X-Y平面中在不同方向上定向)。在第二定位装置穿入第二接纳装置906b的期望深度处，半圆形横截面的直径与第二定位装置的轨道形结构的宽度(即轨道形结构的相对侧面之间的分离距离)大体相同，其中定位装置的轨道形结构接触第一接纳装置的腔的周边。当第二定位装置定位在第二接纳装置906b中时(且鉴于上述第一定位装置的定位)，两个另外的自由度因此被固定，即刀片900在X轴线上的平移和刀片900围绕X轴线的旋转都被防止。在另外的示例中，第三接纳装置906c为腔，在示例性实施例中，该腔在横截面上为大体半圆形的且在纵向方向上为大体半圆柱形的，与第一接纳装置906a—样(尽管在X-Y平面中在不同方向上定向)。第三接纳装置906c对于固定任何自由度来说是多余的，但是其设置用以允许刀片900的转位。而且，针对在示例性实施例中利用以轨道形结构的形式一致地成形的三个定位装置和以腔的形式成形的配合接纳装置来限制自由度而论述的功能合并了在具有以半球形结构的形式一致地成形的三个定位装置和当肋形结构的纵向轴线被缩短时不一致地成形 的配合接纳装置的示例性实施例中论述的功能。因此，就限制切削刀片的自由度的配合系统方面而言，包含以轨道形结构的形式一致地成形的定位装置的配合系统是包含以半球形结构的形式一致地成形的定位装置的这一更通常的配合系统的特例。由于缺陷和公差这些制造刀片900 (比如压制和烧结)时的人为现象，三个接纳装置906的冗余可能在定位刀片900上扮演负面角色。为了最小化这些负面效应，每个接纳装置906都具有退刀槽916。图30-32示出了在接纳装置906中的退刀槽916的示例性实施例。在这点上，图30示出了多个切削位置902和接纳装置906的横截面F-F的位置。图31示出了如沿线F-F看到的接纳装置906的横截面的放大视图。图32是如31所示的接纳装置906的横截面中的细节918的放大视图。如图32所看到的，接纳装置906的半径沿其纵向长度是不一致的。而是，存在具有不同半径(或相同半径，但是通过例如偏离旋转中心而制造有台阶)的第一段920和第二段922，其由于差异(A)而在退刀槽916处产生台阶状特征。第一段920比第二段922更靠近工作面910中的安装孔908。半径上的改变通过最小化例如不一致的定位装置，比如包裹轨道状结构与接纳装置906的接触面积而设置退刀槽916。尽管本文关于一个接纳装置进行了描述和示出，但是可在接纳装置906中的一个或多个，可替代地所有接纳装置906中都设置退刀槽的示例性实施例。通常，在切削刀片的示例性实施例中前切削齿和尾切削齿的各个对应表面在定向方面来说是大体相同的。然而，在切削刀片的其他示例性实施例中，前切削齿和尾切削齿的各个对应表面可以不同。图33示出了切削刀片930的示例性实施例的侧视图。在图33的视图中，前切削齿932的一些表面是可见的，且尾切削齿934的一些表面是可见的。前切削齿932的切削平面936具有正的轴向前角(+a );尾切削齿934的切削平面938具有负的轴向前角(_a )。可替代地，前切削齿932的切削平面936具有负的轴向前角(_a )，且尾切削齿934的切削平面938具有正的轴向前角(+a )。同一可转位刃上的混合的轴向前角补偿了在使用切削刀片期间产生的轴向力。而且，混合的轴向前角也可有助于在使用切削刀片期间产生白噪音并减小振动。图34示出刀具本体的工作面的透视图，在该刀具本体上，在每个切削位置中均布置了切削刀片的示例性实施例。每个切削刀片940均具有在作用位置的两个切削齿942a、942b。而且，在区域944中，在非作用的可转位刃上的切削齿与相邻的切削刀片的非作用的可转位刃上的切削齿重叠。这一布置增加了工作面的每单位周边长度上的作用位置中的切削齿的密度。为了清楚观察起见，并非所有的切削刀片940、切削齿942a、942b和区域944都在图34中标示出。图35示出另一刀具本体950的工作面的透视图，在该刀具本体950上，在每个切削位置中均布置了切削刀片的示例性实施例。每个切削刀片952均具有在作用位置的两个切削齿954a、954b。而且，在区域956中，在非作用的可转位刃上的切削齿与相邻的切削刀片的非作用的可转位刃上的切削齿重叠。这一布置增加工作面的每单位周边长度上的作用位置中的切削齿的密度。为了清楚观察起见，并非所有的切削刀片952、切削齿954a、954b和区域956都在图35中标示出。图36示出了材料移除刀具960的示例性实施例的透视图。沿刀具轴线962在第一端处布置了工作面964。在工作面上的每个切削位置布置了切削刀片966的示例性实施
例。用于附接到机床的主轴的安装面或其他安装装置968位于刀具轴线962的与工作面964相对的一端处，以围绕刀具轴线962旋转。图37是图36的区域970的放大视图。图38示出了另一刀具本体980的工作面的透视图，在刀具本体980上，在多个切削位置982中布置了切削刀片984的示例性实施例。而且，在图38中可见的是，配合系统的接纳装置986位于尚未被占据的切削位置中，接纳装置986接纳切削刀片984上的定位装置。工作面988具有相对于与刀具轴线990垂直的平面(P)的斜度(pitch)。图39是图38中的刀具本体980的侧视图。如图38中看到的，斜度在切削刀片984的定向中反映出，其将切削刀片984的作用的可转位刃置于相应的斜度，该斜度被称为凹角(P )。合适的凹角(P )在约20度至约70度的范围内，可替代地，在约30度至约45的范围内。在图38和39中，凹角(P )为工作面988中的接纳装置986。例如，当定位装置为轨道形结构时，以通过与轨道形定位装置的轴线对齐的两个轴线中的任何一个轴线产生的虚平面与工作面形成一定角度的方式来机加工出用于这些肋的腔。凹角防止备用的切削刃(例如，切削刀片的非作用的可转位刃上的切削刃)碰到由作用的切削刃形成的加工表面。可使用所公开的切削刀片和所公开的材料移除刀具的实施例来从工件移除材料。图40示出了在示例性方法中材料移除刀具的操作的示例。从工件1000移除材料的示例性方法包括围绕轴线1004旋转安装到机床的主轴的材料移除刀具1002。在图40中，旋转方向示出为R。将诸如本文公开的那些的切削刀片1006安装在材料移除刀具1002的工作面上。然后在方向F上以期望的速率进给材料移除刀具1000，以使多个切削刀片1006接触到工件1000。由切削深度(DOC)来控制切削刀片实际接触工件1000的那一侧面的量。在进给方向F上一次走刀之后，材料移除刀具1000可被轴向地平移(A)且进行对工件1000的另一次走刀，以移除另外的材料。如在图41A中从上方观察的平面图中看到的，在图中所示的切削刀片的示例性实施例被设计成用于逆时针旋转的材料移除刀具的切削位置。然而，本文公开的结构、方法和原理也可用于设计成在顺时针旋转的材料移除刀具上的切削位置中使用的切削刀片。设计成用于顺时针旋转的材料移除刀具的切削刀片的示例在图41B中示出。本文公开的示例性实施例提供了优于常规的切削刀片、材料移除刀具、配合系统和加工方法的很多优点。例如，增加刀片的转位量可降低每次转位的成本。刀片的非对称设计可允许切削刀片在工作面的周边上以较高的密度定位。配合系统提供切削刀片的更精确定位，减小刀具本体的重量，减小刀具本体的成本，并且减小刀具的输送时间。最后，在切削刀片的一侧或两侧上形成定位装置消除了对垂直的或成角度的侧壁的需要。尽管本文示出和描述了具有从切削刀片向外突出的定位装置和为腔或向内突的接纳装置，但是本文公开的原理和实施例可在切削刀片上的定位装置向内突且刀具本体的工作面上的接纳装置向外突出的配合系统中实现。 尽管结合本发明的优选实施例进行了描述，但是本领域技术人员应理解，在不偏离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下可做出尚没有具体描述的添加、删除、修改和替换。
权利要求
1.一种可转位切削刀片，包括 本体，所述本体包括与下面相对的上面和将所述上面连接到所述下面的侧刃，至少两个侧刃各限定出所述刀片的可转位刃； 安装孔，所述安装孔从所述上面至所述下面延伸穿过所述本体； 定位在每个可转位刃上的至少两个切削齿；以及 定位在所述上面的平面和所述下面的平面中的至少一个平面上的定位装置， 其中所述至少两个切削齿中的每一个切削齿均包括在径向刃处与侧间隙表面相接且在面刃处与面间隙表面相接的切削平面以及连接所述侧间隙表面和所述面间隙表面的拐角表面。
2.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中定位装置包括至少一个大体半球形结构，可替代地包括三个大体半球形结构。
3.如权利要求2所述的可转位切削刀片，其中所述定位装置的中心位于距离所述切削刀片的的轴线共同的径向距离处，所述切削刀片的的轴线位于所述安装孔的中心处。
4.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中定位装置包括至少一个大体多面体形结构，可替代地包括三个大体多面体形结构。
5.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中定位装置包括至少一个大体轨道形结构，可替代地包括三个大体轨道形结构。
6.如权利要求5所述的可转位切削刀片，其中所述大体轨道形结构的横截面形状为半圆形、半多面体形或半椭圆形。
7.如权利要求I至6中任一项所述的可转位切削刀片，其中定位装置从所述上面的平面和所述下面的平面突出。
8.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中所述侧间隙表面包括主棱面和第二棱面。
9.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中所述至少两个切削齿包括前齿和尾齿。
10.如权利要求9所述的可转位切削刀片，其中从等分所述定位装置中的至少一个定位装置和所述安装孔的线至所述前齿的径向刃的垂直距离与从等分所述定位装置中的至少一个定位装置和所述安装孔的线至所述尾齿的径向刃的垂直距离不同。
11.如权利要求9所述的可转位切削刀片，其中所述前齿的径向刃和所述尾齿的径向刃相对于所述切削刀片的轴线定位于不同的径向距离处，所述切削刀片的轴线位于所述安装孔的中心处。
12.如权利要求9所述的可转位切削刀片，其中位于一个可转位刃上的所述前齿的径向刃和所述尾齿的径向刃均位于一圆的圆周上。
13.如权利要求12所述的可转位切削刀片，其中与位于不同的可转位刃上的所述切削齿的径向刃相关联的圆具有相同的直径且定位于不同的中心点处，其中所述中心点从所述切削刀片的轴线径向地偏离。所述切削刀片的轴线位于所述安装孔的中心处。
14.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中每个面刃以非零的凹角定向，且每个径向刃以小于90度的主偏角定向。
15.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中每个切削齿的所述面间隙表面突出于所述上面的平面上方。
16.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中所述安装孔适合于接纳安装连接件，以将所述可转位切削刀片安装在材料移除刀具上。
17.如权利要求I所述的可转位切削刀片，其中所述可转位刀片为铣削刀片、镗孔刀片、钻孔刀片或车削刀片。
18.—种材料移除刀具，包括 刀具本体，所述刀具本体沿刀具轴线具有与安装面相对的工作面，所述安装面能够安装到机床的主轴，以围绕所述刀具轴线旋转，且所述工作面具有周边； 多个切削刀片，所述多个切削刀片经由具有安装轴线的所述工作面中的安装孔而被安装在所述工作面上，所述切削刀片包括各限定出所述刀片的可转位刃的至少两个侧刃、每个可转位刃上的至少两个切削齿以及所述切削刀片的上面的平面和所述刀片的下面的平面中的至少一个平面上的多个定位装置；以及 所述工作面上的多个切削位置，每个切削位置均具有围绕所述安装孔分布且由所述多个定位装置接合的多个接纳装置。
19.如权利要求18所述的材料移除刀具，其中所述接纳装置为所述工作面中的腔，且其中每个切削位置的所述多个接纳装置包括至少两个腔，所述至少两个腔在几何形状和尺寸中的至少一个上变化。
20.如权利要求18或19所述的材料移除刀具，其中所述切削刀片能够围绕所述安装轴线转位且每个定位装置具有的几何形状和尺寸中的一个用以在所述切削刀片被转位时与所述多个腔中的每一个接合。
21.如权利要求18所述的材料移除刀具，其中所述接纳装置为所述工作面中的腔，其中存在三个腔，第一腔为圆形的，具有第一半径，第二腔为具有大体平行的侧面和半圆形连接端部的狭槽，而第三腔为圆形的，具有第二半径，所述第二半径大于所述第一半径。
22.如权利要求18所述的材料移除刀具，其中所述定位装置包括大体半球形结构或大体多面体形结构。
23.如权利要求22所述的材料移除刀具，其中接纳装置为所述工作面中的腔，其中每个切削位置包括至少两个腔，且其中每个定位装置与所述多个腔中不同的一个腔接合。
24.如权利要求23所述的材料移除刀具，其中第一定位装置和第一腔之间的接合消除了相对于以所述工作面中的所述安装孔的安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片在X轴线上的线性平移、所述切削刀片在Y轴线上的线性平移和所述切削刀片在Z轴线上的线性平移。
25.如权利要求24所述的材料移除刀具，其中第二定位装置和第二腔之间的接合消除了相对于以所述工作面中的所述安装孔的安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片围绕Y轴线的旋转和所述切削刀片围绕Z轴线的旋转。
26.如权利要求25所述的材料移除刀具，其中第三定位装置和第三腔之间的接合消除了相对于以所述工作面中的所述安装孔的安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片围绕X轴线的旋转。
27.如权利要求23所述的材料移除刀具，其中第一定位装置和第一腔之间的接合限制了所述切削刀片的三个线性运动自由度。
28.如权利要求27所述的材料移除刀具，其中第二定位装置和第二腔之间的接合限制了所述切削刀片的两个旋转运动自由度。
29.如权利要求23所述的材料移除刀具，其中第二定位装置和第二腔之间的接合消除了相对于以所述工作面中的所述安装孔的安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片围绕Y轴线的旋转和所述切削刀片围绕Z轴线的旋转。
30.如权利要求23所述的材料移除刀具，其中第三定位装置和第三腔之间的接合消除了相对于以所述工作面中的所述安装孔的安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片围绕X轴线的旋转。
31.如权利要求18所述的材料移除刀具，其中所述定位装置包括至少一个大体轨道形结构。
32.如权利要求31所述的材料移除刀具，其中所述大体轨道形结构的横截面形状为半圆形、半多面体形或半椭圆形。
33.如权利要求31所述的材料移除刀具，其中接纳装置为所述工作面中的槽，其中每个切削位置包括至少两个槽，且其中每个定位装置与所述多个槽中不同的一个槽接合。
34.如权利要求33所述的材料移除刀具，其中每个槽具有相对于所述安装轴线径向地定向的槽轴线，并且具有朝向所述切削刀片的所述安装孔的径向最内端和朝向所述切削刀片的周边的径向最外端。
35.如权利要求34所述的材料移除刀具，其中所述槽在所述径向最内端处的第一部分具有退刀槽特征，其中所述第一部分相对于所述槽轴线的第一径向深度大于所述槽在所述径向最外端处的第二部分相对于所述槽轴线的第二径向深度。
36.如权利要求33所述的材料移除刀具，其中第一定位装置和第一腔之间的接合消除了相对于以所述安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片在Z轴线上的线性平移，消除了所述切削刀片围绕X轴线上的旋转移动，消除了所述切削刀片围绕Y轴线的旋转，并消除了所述切削刀片围绕Z轴线的旋转。
37.如权利要求36所述的材料移除刀具，其中第二定位装置和第二腔之间的接合消除了相对于以所述工作面中的所述安装孔的安装轴线为中心的正交坐标系统的所述切削刀片在X轴线上的线性平移并消除了所述切削刀片在Y轴线上的线性平移。
38.如权利要求33所述的材料移除刀具，其中第一定位装置和第一腔之间的接合限制了所述切削刀片的一个线性运动自由度并限制所述切削刀片的三个旋转运动自由度。
39.如权利要求38所述的材料移除刀具，其中第二定位装置和第二腔之间的接合限制了所述切削刀片的两个线性运动自由度。
40.如权利要求18所述的材料移除刀具，其中所述至少两个切削齿包括前齿和尾齿。
41.如权利要求40所述的材料移除刀具，其中从等分所述定位装置中的至少一个定位装置和所述安装孔的线至所述前齿的径向刃的垂直距离与从等分所述定位装置中的至少一个定位装置和所述安装孔的线至所述尾齿的径向刃的垂直距离不同。
42.如权利要求40所述的材料移除刀具，其中所述前齿的径向刃和所述尾齿的径向刃相对于所述切削刀片的所述安装轴线定位于不同的径向距离处。
43.如权利要求40所述的材料移除刀具，其中每个可转位刃上的所述前齿的径向刃和所述尾齿的径向刃均位于一圆的圆周上。
44.如权利要求43所述的材料移除刀具，其中与不同的可转位刃上的所述切削齿相关联的圆具有相同的直径且定位于不同的中心点处，其中所述中心点从所述切削刀片的所述安装轴线径向地偏移。
45.如权利要求40所述的材料移除刀具，其中朝向所述工作面的周边定向的每个可转位刃上的所述前齿的径向刃和所述尾齿的径向刃均位于一公共圆的圆周上。
46.如权利要求18所述的材料移除刀具，其中第一切削刀片与第二切削刀片在所述工作面的周边上沿周向相邻，且其中所述第一切削刀片的一个切削齿的至少一部分相对于所述刀具轴线径向地重叠所述第二切削刀片的一个切削齿的至少一部分。
47.如权利要求46所述的材料移除刀具，其中重叠的所述切削齿中没有一个位于朝向所述工作面的周边定向的所述切削刀片的可转位刃上。
48.如权利要求46所述的材料移除刀具，其中所述第一切削刀片的所述至少一个切削齿为尾齿且所述第二切削刀片的所述至少一个切削齿为前齿。
49.如权利要求48所述的材料移除刀具，其中所述尾齿上的切削平面面向所述前齿上的切削平面。
50.如权利要求49所述的材料移除刀具，其中所述径向地重叠的部分包括所述切削平面。
51.—种从工件移除材料的方法，所述方法包括 使安装到机床的主轴的材料移除刀具旋转；以及 通过使安装在所述材料移除刀具的工作面上的多个切削刀片接触到工件来从工件移除材料， 其中所述材料移除刀具包括刀具本体，所述刀具本体沿刀具轴线具有与安装面相对的所述工作面，所述安装面能够安装到所述机床的主轴，以围绕所述刀具轴线旋转且所述工作面具有周边， 其中所述多个切削刀片经由具有安装轴线的安装孔被安装在所述工作面上， 其中所述切削刀片包括每个都限定出所述刀片的可转位刃的至少两个侧刃、每个可转位刃上的至少两个切削齿以及所述切削刀片的上面的平面和所述刀片的下面的平面中的至少一个平面上的多个定位装置，并且 其中所述工作面上的多个切削位置各具有围绕所述安装孔分布并由所述多个定位装置接合的多个接纳装置。
52.如权利要求51所述的方法，其中所述接纳装置为所述工作面中的腔，且其中每个切削位置的所述多个接纳装置包括至少两个腔，所述至少两个腔在几何形状和尺寸中的至少一个上变化。
53.如权利要求51或52所述的方法，其中所述切削刀片能够围绕所述安装轴线转位且每个定位装置具有的几何形状和尺寸中的一个用以在所述切削刀片被转位时与所述多个腔中的每一个腔接合。
54.如权利要求51所述的方法，其中所述接纳装置为所述工作面中的腔，其中存在三个腔，第一腔为圆形的，具有第一半径，第二腔为具有大体平行的侧面和半圆形连接端部的狭槽，而第三腔为圆形的，具有第二半径，所述第二半径大于所述第一半径。
55.如权利要求51所述的方法，其中第一定位装置和第一腔之间的接合限制了所述切削刀片的三个线性运动自由度。
56.如权利要求55所述的方法，其中第二定位装置和第二腔之间的接合限制了所述切削刀片的两个旋转运动自由度。
57.如权利要求51所述的方法，其中所述定位装置包括至少一个大体轨道形结构，其中接纳装置为所述工作面中的槽，其中每个切削位置包括至少两个槽，且其中每个定位装置与所述多个槽中不同的一个槽接合。
58.如权利要求57所述的方法，其中第一定位装置和第一腔之间的接合限制了所述切削刀片的一个线性运动自由度并限制所述切削刀片的三个旋转运动自由度。
59.如权利要求58所述的方法，其中第二定位装置和第二腔之间的接合限制了所述切削刀片的两个线性运动自由度。
60.如权利要求51所述的方法,其中所述至少两个切削齿包括前齿和尾齿。
61.如权利要求51所述的方法，其中第一切削刀片与第二切削刀片在所述工作面的周边上沿周向相邻，且其中所述第一切削刀片的一个切削齿的至少一部分相对于所述刀具轴线径向地重叠所述第二切削刀片的一个切削齿的至少一部分。
62.一种将切削刀片安装在材料移除刀具的本体上的配合系统，所述配合系统包括 至少三对协作的突出部和腔，在任一对中，所述协作的突出部和腔中的一个位于所述切削刀片上，且在所述一对中，所述协作的突出部和腔中的另一个位于所述材料移除刀具的本体上， 其中由两对协作的突出部和腔限制所述切削刀片的至少五个自由度，其中至少两个切削齿在作用的转位位置中，所述两个切削齿在所述切削刀片的同一侧刃上，并且 其中在作用的转位位置中的所述至少两个切削齿中的每一个切削齿的径向刃均定位在以所述材料移除刀具的旋转轴线为中心的一圆的公共圆周上。
63.如权利要求62所述的配合系统，其中通过所述两对协作的突出部和腔来限制所述切削刀片的至少六个自由度。
64.如权利要求62所述的配合系统，其中所述切削刀片具有三个侧刃，所述侧刃均能够转位到作用的转位位置。
65.如权利要求62所述的配合系统，其中所述切削刀片具有四个侧刃，所述侧刃均能够转位到作用的转位位置。
全文摘要
可转位切削刀片(20)包括至少两个侧刃(28)，每个侧刃(28)均限定刀片(20)的可转位刃(30)，且至少两个切削齿(40、42)位于每个可转位刃(30)上。所述切削刀片(20)包括定位在上面(102)的平面和/或下面(110)的平面上的定位装置(112)。当定位装置(112)被安装在材料移除刀具上时，所述定位装置(112)与材料移除刀具的工作面(502)上的接收装置(524)协作以限制所述切削刀片(20)的自由度。而且，每个所安装的切削刀片(410、410')在作用位置均将所述切削齿的径向(402、406、402'、406')定位在一圆(412)的公共圆周上，所述圆(412)以材料移除刀具的旋转轴线为中心。还公开了安装系统本身以及利用材料移除刀具从工件移除材料的方法。
文档编号B23C5/06GK102858485SQ201080055895
公开日2013年1月2日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年10月15日
发明者叶夫根尼·科切罗夫斯基, 肯尼斯·诺格尔, 迈克尔·沙朗 申请人:山特维克有限公司